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Perfectionnements à l'Assemblage d'au moins deux pièces.
La présente invention concerne l'assemblage d'au moins deux pièces en Mené matière ou en matières semblables, en contact face contre face'
Un expédient que l'on a utilisé pour assembler deux ou plu- sieurs pièces en même matière ou en matières semblables en con- tact face contre face, en particulier lorsque les pièces sont pla- tes et relativement minces, est la soudure par points. Cependant, il y a, à l'utilisation de la soudure par points, une limite qui est Imposée par l'épaisseur et/ou la nombre des pièces à assembler.
Lorsque l'épaisseur et/ou le nombre d'organes, s'opposent à l'uti-
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lisation de la soudure par pointa il faut recourir à d'autres moyens tels qu'un rivetage. L'assemblage au moyen de rivets étant purement mécanique, cet assemblage peut ne pas être aussi solide ou durable qu'un assemblage métallurgique produit par exemple par soudure par points.
L'invention a pour but de procurer unprocédé pour assem- bler au moins deux pièces qui ait les avantages d'un assemblage métallurgique et qui puisse être utilisé même lorsque la soudure par points est impossible*
Suivant un procédé de la présente invention pour assembler eau moins deux pièces en même matière ou en matières semblables en contact fact contre face;, on forme un passage traversant les pièces à l'endroit où elles doivent être assemblées, on place et on ajuste dans le passage un organe d'assemblage dont la matière est identi- que à ou compatible avec celle des pièces et on chauffe l'organe poux le faire fondre et pour produire une fusion locale de la matière des pièces au voisinage de l'organe, de sorte que les pièces se soudent entre elles au voisinage du passage.
L'organe d'assemblage est de préférence bien ajusta dans le passage et est placé de façon que ses extrémités dépassent au- delà du passage, et ses deux extrémités sont chauffées.
On exemple de l'application pratique du procédé de l'inven- tion est la formation d'un sous-ensemble pour un élément combustible de réacteur nucléaire, le sous-ensemble comprenant plusieurs pièces, par exemple quatre, servant de diviseurs de débit et d'éléments antiflambage, et des entretoises transversales auxquelles les pièces sont fixées pour les relier dans des endroits radiaux équidistants autour de la gaine à ailettes hélicoïdales d'un élément combustible de réacteur nucléaire, le sous-ensemble étant maintenu axialement et transversalement en place par rapport à la gaine en étant engagé dans des rainures longitudinales et circonférentielles ménagées dans les ailettes.
Quoique la soucure par points ait été utilisée
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jusque présent pour fixer chaque pièce entre les pattes d'extrémité @ @ des entretoises transversales, les constructions modernes de réacteur de puissance utilisant un débit massique d'agent de refroidie cernent accru nécessitent des pièces et des entretoises transversales (avec leurs pattes d'extrémité) plus épaisses afin de leur donner la résistance nécessaire à la déformation dans les condition!) lea plus sévères. cette plus forte épaisseur ne permet plus d'utiliser la soudure par pointa et le procède suivant l'invention peut alors être avantageusement utilisé.
Un exemple typique de l'application du procédé sera dé- crit ci-après, à titre d'exemple, avec référence au dessin annexé dans lequel, la tige 1 est une vue de c8té en coupe verticale) et, les fige* 2 et 3 sont des vues semblables montrant les phases ultérieures de l'application du procédé. la tige 1 représente trois pièces 1, 2 et 3, ayant chacune la forme d'une plaque ou d'une bande, et qui doivent être assemblée': en contact face contre face, la pièce 2 étant intercalée entre les pièces 1 et 3. Un passage 4 est foré à l'endroit où on désire réa- liser l'assemblage, à travers les trois pièces.
Un organe d'assem- blage 5, qui est bien ajusté dans le passage 4, est disposé dans ce passage de façon que ses extrémités 6 et 7 dépassent au-delà des extrémités du passage 4.
Sur la fig. 2, les électrodes 8 et 9 d'un équipement de soudure par points (non représenté) sont amenées en contact avec les extrémités 6 et 7 respectivement de l'organe 5. Chaque électro- de comporte dans sa partie d'extrémité une concavité hémisphérique 10 dans laquelle s'ajuste l'extrémité correspondante de l'organe 5. Du courant électrique est appliqué aux électrodes 8 et 9 et chauf- fe l'organe 5. A un moment approprié, une force dirigée vers l'in- térieur est appliquée à chaque électrode pour déplacer les électro- des dans les positions en traits de chaînette sur la fig. 2, lorsque le chauffage a progressé suffisamment pour ramollir l'organe 5.
Les
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parties d'extrémité planes 11 et 12 des électrodes 8 et 9, respecti- vement, viennent en contact étanche avec la face extérieure des pièces 1, 3, respectivement, de aorte que les concavité 10 devien- nent des merles servant à façonner en têtes de rivet 14 et 15 (fig.
3) les extrémités 6, 7 de l'organe ?. On poursuit le chauffa- ge jusqu'à ce nue l'organe 5 fonde et qu'en outre une fusion locale des pièces 1, 2 et 3se produise au voisinage du passage 4, Comme les électrodes 8, 9 contiennent la matière en fusion de 1'élément 5 dans le volume délimité par les parois du passage 4 et les con- cavités 10, un certain mélange de matières en fusion peut se produire au voisinage de la paroi du passage 5, entre les surfaces configura des pièces 1, 2 et 3 au voisinage de la paroi du passage et entre les faces extérieures des pièces 1 et 3 et la matière de l'organe 5 façonne en un épaulement annulaire par les concavités 10. On a essayé de représenter cette particularité par la région hachurée 13 sur la fig. 3.
Lorsque le courant alimentant les électrodes 8 et 9 est coupé, la matière fondue se solidifie et les électrodes 8 et 9 peuvent être enlevées, laissant un assemblage soudé comme montré schématiquement sur la fig. 3,
Il est à remarquer que l'assemblage est plus solide qu'un assemblage purement mécanique produit par rivetage classique, par suite des volumes soudés non seulement entre l'organe 5 et les piè- ces 1, 2 et 3 mais également entre les pièces 1 et 2 et 2 et 3.
Pour obtenir un assemblage solide, il est évidemment essentiel d'utiliser pour les pièces 1, 2 et 3 et pour l'organe 5des matières qui soient compatibles entre elles, quoiqu'il ne soit pas essentiel que les matières des pièces 1 et 3 soient compatibles entre elles puisque ces pièces ne sont nulle part en contact l'une avec l'autre.
La meilleure application du procédé décrit est évidemment le cas où les pièces 1, 2 et 3 et l'organe 5 sont en la mime matière ou en matières très semblables; cela simplifie le choix des conditions @ nécessaires pour réaliser la fusion, comme décrit plus haut.
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Comme exemple de l'application du procédé à l'assemblage de pièces en forme de bande, trois bandes ayant chacune 0,08 pouce (2 mm) d'épaisseur ont été assemblées avec succès suivant l'inven- tion au moyen d'un organe d'assemblage cylindrique de 3/16 pouce (4,8 mm) de diamètre et de 11/16 pouce (17,5 mm) de longueur, la matière des bandes et de l'organe d'assemblage étant du Magnox AL80. On a utilisé une soudeuse par points à décharge de conden- sateur réglée à 300 - 400 volts et 45.000 microfarads de capacité.
Les électrodes avaient 5/8 pouce (15,9 mm) de diamètre et allaient en diminuant vers des pointes planes de 3/16 pouce (4,8 mm) de dia- mètre et la pression nominale appliquée aux électrodes était de 1000 livres (454 kg).
Dans une variante, au lieu de ménager des évidements hémi- sphériques dans les extrémités des électrodes 8, 9, d'autres évi- dements convenablement façonnés peuvent être prévus, par exemple des évidements cylindriques de plus grand diamètre que celui de l'organe 5 de sorte qu'on obtient alors des têtes cylindriques par le procédé décrit plus haut.
Dans une autre variante, les extrémités des électrodes 8, 9 peuvent être planes et les surfaces extérieures des pièces 1, 3 peuvent être convenablement évidées, par exemple par contre-alésage ou fraisage de sorte qu'en appliquant du courant et de la pression aux électrodes, on oblige le métal fondu de l'organe 5 à remplir les évidements dans les pièces 1 et 3 et à former des tètes de ri- vet qui sont à niveau avec lesfaces extérieures non évidées des pièces 1 et 3. A titre d'exemple, des évidements coniques appropriée sont représentés en traits de chaînette sur la fig. 1 et sont dési- gnés en 16 et 17 respectivement.
Un exemple d'une application du procédé décrit plus haut réside dans l'assemblage d'un élément combustible de réacteur nuclé- aire du genre utilisant un barreau cylindrique allongé d'uranium métallique enfermé dans une gaine de protection cylindrique en al- liage à base d'aluminium qui possède ries ailettes de transfert de
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chaleur en hélice à grand pas. Pour améliorer le transfert de la chaleur en favorisant la turbulence, les diviseurs de débit sont placés radialement à intervalles égaux autour de la gaine et sont reçus dans des rainures longitudinales ménagées dans les allât- tes de transfert de la chaleur.
Afin de retenir les diviseurs de débit dans leur position correcte et de leur donner la résistance nécessaire pour remplir leur fonction supplémentaire consistant à empêcher tout flambage des éléments combustibles (qui peut se pro- duire sous irradiation) en portant contre la paroi d'un canal à élé- dentscombustibles dans lequel l'élément combustible est placé pendant le fonctionnement du réacteur, des entretoises transversa- les sont utilisées pour réunir les diviseurs de débit entre eux à intervalles longitudinaux.
Un jeu d'entretoises au moins est logé dans une gorge circonférentielle ménagée dans les ailettes de transfert de chaleur de sorte que le sous-ensemble formé par les diviseurs de débit et les entretoises est maintenu en place axialement par rapport à la gaine d'élément combustible, les rai- nures longitudinales précitées servant à empêcher le sous-ensemble de tourner par rapport à la gaine. Pour mieux comprendre ce monta- ge, on peut se référer à une illustration et une description d'un élément combustible pour le réacteur de puissance "Bradwell" don- nées en page 6 du volume 171 n*l (6 juillet 1962) du périodique "Electrical Reviev" publié par la société Eliffe Electrical Pu- blications Ltd., de Londres.
La nécessité d'utiliser un autre dispositif pour fixer les diviseurs de débit entre les pattes d'extrémité d'entretoises adjacentes a été mentionnée plus haut dans le présent mémoire. Si l'on applique à des éléments combustibles de réacteur nucléaire la description donnée ci-dessus avec référence au dessin annexé, la pièce 2 représenterait une coupe d'un diviseur de débit et les pièces 1 et 3 représenteraient una coupe des pattes d'extrémité d'entretoises adjacentes.
Quoique les pièces 1, 2 et 3 soient représentées sur les tige. le 2 et 3, à titre d'exemple, comme
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étant de mime épaisseur, il n'en est pas nécessairement ainsi dans l'application aux éléments combustibles, Les patte* d'ex* trémité représentées par les pièces 1 et 3 aéraient de mena épais- seur mais le diviseur de débit représenté par la pièce 2 aérait probablement légèrement moins épais que les pattes d'extrémité des entretoises. Un rapport typique entre l'épaisseur d'un diviseur de débit et l'épaisseur d'une patte d'extrémité d'une entretoise est de 1:1,3. De plus, la variante décrite avec référence aux évidements coniques représentés en traits de chaînette sur la fig.
1 et désignés par 16 et 17, devrait de préférence être utilisée dans l'application aux éléments combustibles de manière qu'il n'y ait pas de saillies susceptibles de produire une augmentation légè- re mais indésirable de la chute de pression dans le canal à éléments combustibles. La matière utilisée pour les diviseurs de débit, les entretoises transversales et les organes d'assemblage cylindriques (ces derniers correspondant à l'organe 5 dans le dessin annexé) comprend avantageusement un ou plusieurs des alliages à base de magnésium habituellement utilisés pour les éléments combustibles.
REVENDICATIONS.
1 - Procédé pour assembler au moins deux pièces en même matière ou en matières semblables en contact face contre face, ca- ractérisé en ce qu'on forme un passage traversant les organes à l'endroit où ils doivent être assemblés, on place et on ajuste dans le passage un organe d'assemblage dont la matière est identique à celle des pièces ou compatible avec elle, et on chauffe l'organe de manière à le faire fondre et aussi à produire une fusion locale de la matière des pièces au voisinage de l'organe de sorte que les pièces se soudent ensemble au voisinage du passage.